Framtidens smarta städer måste klara av svullnadspopulationer

Introduktion

Människans befolkning kommer att öka från 7,3 miljarder idag till 9,7 miljarder år 2050, enligt FN. Det betyder extra tryck på planeten, med global uppvärmning som blir super allvarlig, resurser snabbt utarmade och energi i brist på utbudet.

Svullnadspopulation innebär också mer fattigdom, mer brott och mer efterfrågan på mat. Utmaningarna för teknik fortsätter att växa, och här är bara en handfull lösningar som genombrottsteknik kommer att bidra till att skapa.

  • Kolla också: Hur saker och ting kommer att förändra medicinen
Föregående Sida 1 av 11 Nästa Föregående Sida 1 av 11 Nästa Amazonas Jeff Bezos backar General Fusion

Kärnfusion

Om människor kunde få två mycket heta atomer för att kollidera för att bilda en - och sedan kontrollera den energi som släpptes - skulle våra elproblem vara över för alltid. Men som professor Brian Cox påpekade för några år sedan spenderar vi mer på ringsignaler än på forskning om kärnfusion.

Vissa tror emellertid att efterlikna hur Sun fungerar inte kommer att uppnås genom överbudgeta försök som ITER i Frankrike eller Lawrence Livermore-projektet i USA, men genom mindre omfattande försök. Cue en investering i mindre företag, främst Amazonas Jeff Bezos som stöder General Fusion försök.

Föregående Sida 2 av 11 Nästa Föregående Sida 2 av 11 Nästa ARKYD rymdteleskopet letar efter asteroider som innehåller sällsynta metaller (Bild: Planetary Resources)

Asteroid gruvdrift

Med resurser under tryck och viktiga metaller som redan är knappa eller oekonomiska att extrahera, är en lösning för att nå stjärnorna. Planetary Resources vill göra just det - det första steget i sin enormt dyra, expansiva plan är att börja det som det kallar ARKYD-serien av robotutrymmeuppdrag för att identifiera de mest kommersiellt livskraftiga nära jordjordens asteroider.

Ädelmetaller och vatten - det senare som är avgörande för rymduppdrag själva - är priserna, men det första uppdraget innebär lanseringen på två år av ARKYDs offentliga rymdteleskop som kommer att användas för myriad utbildningsändamål. Men dess huvuduppgift är att identifiera de närmaste asteroiderna som är värda att gruva.

Föregående Sida 3 av 11 Nästa Föregående Sida 3 av 11 Nästa Seasteading handlar om att skapa experimentella samhällen bort från regeringskontrollen

Seasteading

Precis som hissen gjorde den vertikala staden möjligt, lever på vattnet nästa fas av urbanisering? Det kanske måste vara. Med havsplaner som förväntas stiga 20-30 cm före 2050 kommer städer från New York och Bangkok till Guangzhou och Mumbai att uppleva ökad översvämning, medan vissa ökedjor kommer att översvämmas, som görs obebodda. Kunde bygga flytande samhällen vara svaret?

Cue the Floating City Project från Seasteading Institute, en ideell organisation som vill etablera flytande städer främst för experiment utanför det normala samhällets begränsningar. Designad för att "nästa generation av pionjärer ska kunna testa nya idéer för regeringen" planerar organisationen att närma sig regeringar i kustnationer för att vara värd för ett autonomt offshore-samhälle eller seastead.

Föregående Sida 4 av 11 Nästa Föregående Sida 4 av 11 Nästa 2050 kommer att se en fördubbling av efterfrågan på el

Det smarta nätet

Den globala energiförbrukningen ökar med ca 2% någonsin år, enligt Internationella energibyrån (IEA), som tillsammans med den förväntade befolkningsökningen innebär en fördubbling av efterfrågan fram till 2050. Smarta mätare som kommunicerar med smarta nät sprider redan över hela världen , med helt automatiserade smarta nät som slutligen kan knyta energiproduktionen till realtidsbehov.

Slutspelet är en minskning av topp- och off-peak-produktion, delvis genom att justera kostnaden för en kilowattimme beroende på tidpunkten för dagen.

Föregående Sida 5 av 11 Nästa Föregående Sida 5 av 11 Nästa Det kommer att bli 100 miljoner elbilar 2050

Elektriska fordon

Kärnan i enheten för att göra nätet modernare, smartare och bättre kunna klara av ökande efterfrågan är spöken hos elbilar. Om varje chaufför i Storbritannien kommer att behöva ansluta sin bil varje kväll - och kanske till och med toppa under dagen - kommer det nationella nätet att komma under mycket mer tryck än det gör idag.

Vad som håller tillbaka begreppet elektriska fordon är "range anxiety", vilket kommer från kärnproblemet. batteriteknik behöver dåligt en del "framväxande teknik", även om Bosch tycker att den har stopphålen sorterad.

Föregående Sida 6 av 11 Nästa Föregående Sida 6 av 11 Nästa Människor behöver 80% mer kött år 2050

Framtidens mat

Med världens växande medelklass som redan vill äta mer kött och efterfrågan på kött och protein förväntas öka med så mycket som 80% år 2050, måste mänsklighetens matvanor förändras om vi ska undvika ett proteinunderskott i framtiden.

Cue odlade "nötkött" hamburgare. Det första exemplet på in vitro-kött gjordes för några år sedan från muskelceller som tagits från en ko, som odlas i ringar i en näringslösning och bildar köttstycken. Det kostar 250 000 £ (cirka 385 000 USD, eller 520 000 USD) att producera. Ett annat företag vill bio-tryck "djurmuskelremsor". Under tiden kommer stadsteknik att behövas, eftersom grönytan blir knappa.

Föregående Sida 7 av 11 Nästa Föregående Sida 7 av 11 Nästa Grafen kan innebära superhöga byggnader och till och med en rymdhiss

grafen

Det har blivit hyllat som ett mirakelmaterial. Upptäckt och producerat av Konstantin Novoselow och Andre Geim vid University of Manchester 2004 - som fick ett Nobelpris för problematiken kan betyda supereffektiva höghastighetsberäkningar, flexibla och supertunna prylar, ökad batterilivslängd med en faktor av tio, och det skulle kunna möjliggöra fotovoltaisk färg för solkraft från vilken yta som helst och utskrivbara sensorer tillsammans med spårningslister.

Nära genomskinliga ark av kol-grafitmolekyler, bara en atom i tjocklek, beskrivs grafenark som "kycklingstråd gjorda av kolatomer" och anses vara så stark att band av grafen skulle kunna möjliggöra superhöga byggnader - och till och med en rymdlyftning.

  • Hur grafen skulle kunna revolutionera teknikindustrin
Föregående Sida 8 av 11 Nästa Föregående Sida 8 av 11 Nästa Maglev kommer att tunna längs vid 310mph

Maglev tåg

Vem vill ha bulletåg när du kan ha ett superhögt superledande "flytande" tågsystem? Japans JR Central Train Company syftar till att skära resan från Tokyo Shinagawa Station till Nagoya i hälften genom att använda sitt nya magnetiska levitatåg.

Kraftfulla superledande elektromagneter över och under spåret driver spåret uppåt (med ca 10cm) och framåt, med friktionsfrihet vilket betyder mycket snabbare hastigheter, även vid branta backar.

Känd som L0-serien, kommer den att färdas vid 310mph och ansluta de två städerna på 40 minuter (det tar för närvarande 90 minuter på ett Shinkansen-kolltåg). Den kommer inte att träda i bruk fram till 2027, men det finns planer på att förlänga linjen till Osaka år 2045.

Föregående Sida 9 av 11 Nästa Föregående Sida 9 av 11 Nästa Gör dig redo för gröna byggnader som genererar solvärme och samla vatten

Urban skogar och vertikala trädgårdar

Byggnader med integrerade träd och växter är nästa stora sak i arkitekturen, och ingen vision av framtidsvärlden är utan skyskrapor drapade i vegetation och hustak trängda med träd.

Milanos tvillingtorn Bosco Verticale är ett verkligt exempel på hur människors önskan att bo i en tät stadsmiljö och också omges av vegetation kan uppnås. Runt 11 000 växter, 5000 buskar och över 700 träd finns inom detta revolutionerande bostadshusblock, vilken arkitekt Boeri Studio kallar en "enhet för de europeiska städernas miljööverlevnad".

Bosco Verticale handlar inte bara om att återinföra träd till urbana miljöer. Återvunnet vatten används för att bevattna växterna och träden, medan själva byggnaden har integrerade solpaneler för att ge energi.

Föregående Sida 10 av 11 Nästa Föregående Sida 10 av 11 Nästa Om det blir för trångt, kan det enda alternativet vara att borga på Planet Earth

Elektrisk framdrivning

Kan ses som en av mänsklighetens största tekniska genombrott när Dawn-proben nådde dvärgplaneten Ceres. Lancerad av NASA 2007, är Dawn det första uppdraget att använda en elektriskt driven jonmotor i stället för konventionella kemiska raketer.

Dess Xenon Ion Drive ökar användningen av bränsle genom att accelerera den till en hastighet tio gånger så snabb som kemiska raketer, vilket sparar på massa. Det är just den här typen av (soldrivna) elektriska framdrivning som möjliggör fjärrutrymmeuppdrag, men eftersom xenongas är massivt knappa är sökningen på för andra drivmedel. Cue-uppdrag till Mars, och en potentiell väg från vår alltmer trånga planet.

Föregående Sida 11 av 11 Nästa Föregående Sida 11 av 11 Nästa
aktier